CC BY
19
представить технологическим процесс и построить статистическую модель этого процесса.
Методика разработана с использованием группы стандартов на нахождение воспроизводимости и пригодности процесса, адаптирована для предприятия оборонного комплекса и позволяет создать статистическую модель технологического процесса и исследовать ее.
Разработанная методика определения пригодности процесса на основании полученных данных позволяет обоснованно давать рекомендации по статистическому управлению процессами и повышению качества производимой продукции.
Библиографический список
1. ГОСТ РВ 0015-002-2012. Система разработки и постановки продукции на производство военной техники. Системы менеджмента качества. Общие требования [Текст]. — Введ. 2013-01-01. — М. : Стандартинформ, 2012. — IV. — 38 с.
2. ГОСТ ISO 9001-2011. Системы менеджмента качества. Требования [Текст]. - Введ. 2013-01-01. - М. : Стандартинформ, 2012. - IV. - 28 с.
3. ГОСТ 166-89. Штангенциркули. Технические условия [Текст]. - Введ. 1991-01-01. - М. : Изд-во стандартов, 1989. -I. - 11 с.
4. ГОСТ Р ИСО 5479-2002. Статистические методы. Проверка отклонения распределения вероятностей от нормального распределения [Текст]. - Введ. 2002-07-01. - М. : Изд-во стандартов, 2002. - IV. - 27 с.
5. ГОСТ Р 50779.10-2000. Статистические методы. Вероятность и основы статистики. Термины и определения.[Текст]. -
Введ. 2001-07-01. - М. : Изд-во стандартов, 2000. - IV. -42 с.
6. Гмурман, В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика: учеб. пособие для вузов / В. Е. Гмурман. - 9-е изд., стер. - М. : Высш. шк., 2003. - 479 с.
7. ГОСТ Р 8.736-2011. ГСИ. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения [Текст]. - Введ. 2013-01-01. - М. : Изд-во стандартов, 2011. - IV. - 20 с.
8. ГОСТ Р 50779.42-99. Статистические методы. Контрольные карты Шухарта. [Текст]. - Введ. 2000-01-01. - М. : Изд-во стандартов, 2004. -IV. - 32 с.
9. ГОСТ Р ИСО 21747-2010. Статистические методы. Статистики пригодности и воспроизводимости процесса для количественных характеристик качества [Текст]. - Введ. 2011 — 11-30. - М. : Изд-во стандартов, 2010. - IV. - 24 с.
10. ГОСТ Р ИСО 22514-12012. Статистические методы. Управление процессами. В. 2 ч. Ч. 1. Основные принципы [Текст]. - Введ. 2013-12-01. - М. : Изд-во стандартов, 2012. -IV. - 24 с.
11. ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. В 2 ч. Ч. 2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений [Текст]. - Введ. 2002-04-23. - М. : Изд-во стандартов, 2002. - IV. - 47 с.
МАЛАЯ Людмила Давидовна, ассистент кафедры нефтегазового дела.
Адрес для переписки: thngss@rambler.ru
Статья поступила в редакцию 28.09.2015 г. © Л. Д. Малая
УДК 623438 М. Ю. МАНЗИН
В. В. ВАСИЛЬЕВ
Омский автобронетанковый инженерный институт
МЕСТНОСТЬ КАК ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ВОДИТЕЛЯ
В статье рассматриваются факторы, определяющие плотность потока информации, обусловленной характеристиками местности. С этой целью предлагается методика оценки количества информации, получаемой водителем при движении машины. Предлагаемая методика в перспективе позволит выбрать вариант автоматизации процесса управления движением в соответствии с назначением машины.
Ключевые слова: информация, плотность потока, входное управление, выходное управление, интенсивность обслуживания.
В ходе проведенного анализа возможных путей повышения быстроходности гусеничной машины установлено, что в настоящее время увеличение их средней скорости за счет повышения удельной мощности не дает желаемых результатов. Одним из факторов, сдерживающих увеличение средней скорости, — возможность водителя сформировать закон движения машины, адекватный внешним и внутренним условиям. Последнее требует обеспечения водителя полной информацией о внешних и внутренних условиях движения и временем для
ее реализации. При этом плотность потока информации не должна превышать допустимого предела. Сложность в том, что нет достаточно надежной методики оценки плотности потока информации, которая определяет нагрузку водителя. Для решения стоящей задачи необходимо определить источники информации, условия ее получения и способы реализации.
Под управлением движением машины понимается целенаправленный процесс перевода её из одного состояния в другое по определенному закону.
Рис. 1. Построение управления движением гусеничной машины
Рис. 2. а) коэффициент сопротивления прямолинейному движению; б) коэффициент сопротивления повороту по пути
Процесс управления движением машины можно представить схемой (рис. 1). Для построения закона перевода машины из одного состояния в другое необходима информация об изменении условий движения.
В данной ситуации для водителя информацией будет всякое сообщение, которое уменьшает неопределенность при формировании управления характеристиками закона движения гусеничной машиной.
Из схемы видно, что источником информации является внешняя среда, то есть состояние грунта, рельеф, время года и суток, состояние машины. Процесс управления движением машины осуществляется следующим образом. В некоторый момент времени t. водитель получает информацию И. об изменении условий движения или состоянии машины. Она анализируется и ранжируется по степени влияния на характеристики закона движения гусеничной машины.
На основании результатов анализа складывающейся ситуации водитель составляет алгоритм решения задачи управления. В результате этого составляется алгоритм действий, определяющих входное управление и., которое по-средствам специальных устройств преобразуется в выходное управление У., формирующие характеристики перехода машины из состояния Б. в состояние 5.,,.
1+1
Физико-механические свойства грунта характеризуются суммарным коэффициентом сопротивления прямолинейному движению и повороту, а также коэффициентом сцепления. С точки зрения оценки плотности потока информации, геометрическая форма и физико-механические свойства
формируют суммарное сопротивление движению, которое предполагает обращение водителя к педали подачи топлива и рычагу переключения передач. Кривизна пути определяет количество обращений водителя к органам управления, задающим траекторию движения машины. Каждое из воздействий имеет свои характеристики.
Для построения оптимального закона движения необходимо выполнение следующих условий. Водитель должен иметь возможность получения максимального количества информации об условиях движения и состояния машины с минимальной затратой внимания и времени.
Общее количество информации о внешних условиях определяется количеством и сложностью препятствий
н (б) = нв„
(1)
где Н б — количество информации от помехи г-го вида;
т — количество разновидностей помех; п — количество помех г-го вида. При движении по местности гусеничная машина преодолевает сопротивления
С = /гр а+ ™ а
(2)
Каждая составляющая уравнения является случайной величиной. Следовательно, в общем случае величину математического ожидания коэффициента суммарного сопротивления прямолинейного движения можно представить в следующем виде [1]
1 1
т (/)=т /) • т (со$а)+т ^Ьао ■
(3)
Совокупность сопротивления грунта / и угла наклона плоскости движения определяют суммарное сопротивление движению, что является причиной изменения силы тяги на гусеницах путем изменения подачи топлива или передаточного числа трансмиссии.
Продолжительные по времени и длительности пути, а также по разнообразию регионов, проведенные ходовые испытания позволили получить необходимые статистические данные для построения функции распределения сопротивления грунта прямолинейному движению и повороту по пути (рис. 2).
При движении машины водитель просматривает маршрут движения, выделяя на нем помехи. Каждая помеха несет в себе определенное количество информации Н.. Общее количество информации, получаемое водителем на всем участке пути, можно определить, изучив маршрут движения.
Для примера подсчета количества помех был исследован участок танкодрома протяженностью 3 км, на котором, кроме естественных препятствий, находились четыре искусственных. Разделив маршрут на 10 участков по 300 м и определив на каждом участке количество помех (табл. 1), были определены предполагаемые действия водителя по их преодолению (табл. 2).
При подходе к помехе водитель оценивает возможность ее преодоления. В зависимости от ее размеров и скорости машины он принимает решение о способе преодоления препятствия. Для обоснованного прогнозирования средней скорости одиночной машины необходима методика, позволяющая усреднить количество информации, получаемой водителем при преодолении препятствий.
Первый вариант. Препятствие незначительное и, опираясь на знание характеристики машины и опыт практического вождения, водитель принимает решение преодолеть препятствие без снижения скорости. В этом случае водитель перерабатывает одну двоичную единицу информации (I дв. ед.): тормозить — не тормозить. Под двоичной единицей понимается 0 (нет), т.е. нет необходимости выполнения конкретного действия, 1 (да), т.е. требуется выполнить конкретное действие.
Второй вариант. Помеха требует снижения скорости, поэтому появляется вопрос, как построить алгоритм действия по преодолению препятствия.
Рассмотрим определения количества информации при решении одной задачи изменения скорости машины. Исследованиями [2] предполагается при решении задачи ответить на следующие вопросы:
1. Снижение скорости машины уменьшением подачи топлива без переключения передач (торможение двигателем).
2. Снижение скорости машины уменьшением подачи топлива с переключением на пониженную передачу.
3. Снижение скорости машины остановочным тормозом без переключения на пониженную передачу.
4. Снижение скорости машины остановочным тормозом с переключением на пониженную передачу.
5. Снижение скорости машины комбинированным способом с переключением на пониженную передачу.
6. Снижение скорости машины комбинированным способом без переключения на пониженную передачу.
7. Снижение скорости машины с использованием системы подтормаживания без переключения на пониженную передачу.
Характер и количество препятствий на маршруте
Таблица 1
Вид помехи Яма Бугор Холм Колея Поворот Участок разгона без переключения передач Участок разгона с переключением передач
Количество 50 32 4 4 42 87 27
Таблица 2
Количество обращений водителя к органам управления по участкам пути
Торможение Переключение передач Поворот
Вид действия м о з о 8 р о двигателем комбинированно системой рмаживания е и н е а в е и н е К и н влево вправо всего
т & д о п по по
Количество 16 48 - 6 32 23 18 24 167
8. Снижение скорости машины с использованием системы подтормаживания с переключением на пониженную передачу.
Каждое действие содержит определенное количество информации, выраженное в двоичных единицах, т.е. отпускать педаль подачи топлива или нет — 1 дв. ед. и т.д. Таким образом, подход машины к препятствию требует от водителя переработки 8 дв. ед. информации.
Одним из ограничений скорости движения машины являются характеристики криволинейного движения. Кривизна пути определяется зависимостью вида
К, (Б ) :
У 'У, а ■ б
л--Н ,
Путь, по которому движется гусеничная машина, представляет собой чередование неровностей различной высоты и длины. Ходовыми испытаниями и опытом эксплуатации установлено, что наиболее неблагоприятным, с точки зрения плавности хода гусеничной машины, является синусоидальный профиль пути, который описывается зависимостью вида
к . 2ж у = — 81П--Х,
2 а
(7)
(4)
где ф — угол поворота машины;
5 — длина криволинейного участка. Угол поворота ф и длина участка 5 являются случайными величинами, поэтому величина кривизны также будет случайной величиной.
Путем проведения ходовых испытаний большого многообразия гусеничных машин получим закон распределения кривизны К.(8) по пути (рис. 3)
Условием эффективного функционирования системы «Человек-машина» является соответствие плотности потока информации допустимой величине, по психофизиологическим особенностям человека.
где Л — полная высота неровности; а — длина неровности;
х — горизонтальное перемещение центра масс, отсчитываемое от неподвижной точки на местности.
Вероятность встречи неровности той или иной высоты является случайным событием, определяемым уравнением
Р. (к,) =
Б..
(8)
где ау - длина неровности высотой Л.; к. — число неровностей высотой Л.; 5 — длина пути, занятая неровностями. Частота встреч неровностей определенной длины определяется аналогичной зависимостью
Р (а) :
Б
(9)
(5)
где ^ — плотность потока информации от .-го источника, являющегося помехой движению машины;
Лдоп — допустимая плотность потока информации;
п — среднее количество помех .-го вида на единичном участке пути;
к — количество разновидностей помех.
Плотность потока информации определяется поступающим к водителю количеством информации и временем, отводимым на ее обработку
где ып] — протяженность неровности определенной длины;
N. — число неровностей определенной длины.
Многочисленные ходовые испытания позволили получить интегральный закон распределения высоты неровностей по пути и график (рис. 4).
Проведенный анализ внешних условий показал, что количество помех и их разновидность на маршруте случайны. В связи с этим число помех -го вида на длине пути Д' определяется зависимость вида
П = Л
' АБ 1 '
(10)
(6)
где Тап — время необходимое для обслуживания информации.
где Д5 — длина единичного участка пути.
Среднее значение информации о помехах выбранного типа с участка пути Да определяется выражением
Рис. 3. Распределение кривизны трассы по длине пути
Рис. 4. Функция распределения высоты неровностей по пути
1 1
Г
оп
У И. = Д • У" п. • й, . ' А5 1 ' '
(11)
Для оценки плотности потока информации необходимо определить время топ, отводимое условиями движения на ее обслуживание. Величина времени, отводимая на обработку информации, является функцией скорости гусеничной машины. Практика вождения гусеничных машин в условиях бездорожья показывает, что ее скорость меняется по случайному закону. В связи с этим время, которое потребуется водителю для обработки и реализации информации с участка пути Д, определяется зависимостью вида
= 1"
• п,
(12)
где топ ед — среднее время обслуживания одной помехи.
Принимая во внимание уравнения (11) и (12) среднее значение плотности потока информации будет определяться выражением
1 = И =
2
п • И,
е:
(13)
Интенсивность обслуживания информации водителем определяется уравнением
1
Топ.ед — Тинф ^ Тр
К = ■
А
¡л- А
Тож.доп — Тпр.доп То!
Рис. 5. Зависимость допустимого времени ожидания информации в очереди на обслуживание от скорости движения гусеничной машины
где Тпр. доп — предельно допустимое время обслуживания информации о помехах, находящихся в поле зрения водителя.
Время 7 йоп зависит от количества помех и скорости гусеничной машины
пр.доп
Д
V
(19)
(14)
В свою очередь, время обслуживания помехи слагается из времени обслуживания информации и времени приведения закона движения машины в соответствие с изменением условий. Следовательно, общее время топ ед определяется зависимостью вида
(15)
где Тинф — среднее значение времени обработки информации;
т р — среднее значение времени регулирования закона движения.
Условием успешного решения задачи управления движением машины является обязательное обслуживание всей информации. Следовательно, может образоваться очередь помех на обслуживание, среднее значение длины которой определяется уравнением
Условием отсутствия срывов управления движением машины, при данной скорости, является доп — 0 , а это значит, что граничным условием возможности водителем управлять машиной будет
Тпр.доп =Топ (рис- 5).
Исследованиями [3] установлено, что человек может работать без срывов при плотности потока информации 2-4 дв. ед/с.
Используя это условие, получим допустимое количество информации, которое может быть предъявлено водителю для обработки
Идоп ~
^допДз
(20)
Уравнение (20) позволяет решить вопрос о перераспределении функций управления между водителем и техническими устройствами. Принимая во внимание зависимости (10), (11), (12), уравнение (20) можно преобразовать к виду
(16)
= И,
у,„
(21)
Среднее время ожидания начала обработки информации в очереди определяется зависимостью вида
- Я
т°ж =~г-ТГ . (17)
М(М-Я)
Степень согласованности плотности потока поступающей информации с возможностями водителя по ее обработке оценивается допустимым временем ожидания начала обработки
(18)
Задаваясь величиной скорости V , при известных Д. и можно оценить допустимое количество помех, которые требуют внимания водителя. С другой стороны, зная допустимое количество информации, можно сформулировать требования к системе управления движением гусеничной машины, компоновке рабочего места и профессиональной подготовке водителя.
Полученные зависимости позволяют прогнозировать среднюю скорость машины при известных характеристиках маршрута.
С этой целью преобразуя уравнение (21), получим
о п
оп
т
оп.ед
V — ^оопДз
• н,
(22)
где Удоп — допустимая скорость движения гусеничной машины.
Выводы
1. Проведенные исследования показали, что количество информации в каждый момент времени является случайной величиной, следовательно, плотность потока информации также будет случайной величиной.
2. Для согласования характеристик закона движения машины с характеристиками внешних условий необходимо совершенствование системы сбора и получения водителем информации об условиях движения.
3. Для повышения средней скорости гусеничной машины необходимо уменьшать плотность потока информации, требующей внимания водителя путем автоматизации процесса управления и перераспределения функций по сбору и обработке информации между членами экипажа.
Библиографический список
1. Статистическая динамика транспортных и тяговых гусеничных машин / Под ред. В. А. Савочкина, А. А. Дмитриева. -М. : Машиностроение, 1993. - 320 с.
2. Кузнецов, С. М. Инженерная психология : учеб. пособие. В 2 ч. Ч. 2 / С. М. Кузнецов. - Омск : ОВТИУ, 1997. -22 с.
3. Справочник по инженерной психологии / Под ред. Б. Ф. Ломова. - М. : Машиностроение, 1982. - 350 с.
МАНЗИН Максим Юрьевич, адъюнкт кафедры боевых гусеничных, колесных машин и военных автомобилей.
ВАСИЛЬЕВ Валентин Владимирович, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры боевых гусеничных, колесных машин и военных автомобилей.
Адрес для переписки: ymmanzini55@mail.ru
Статья поступила в редакцию 22.05.2015 г. © М. Ю. Манзин, В. В. Васильев
УДК 621 924 П. В. НАЗАРОВ
Е. В. ВАСИЛЬЕВ В. А. СЕРГЕЕВ М. В. ВАСИЛЬЕВА
Омский государственный технический университет
МОДЕРНИЗАЦИЯ СПЕЦИАЛЬНОГО СТАНКА, ПРЕДНАЗНАЧЕННОГО ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ ПЕРЕДНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ И СТРУЖЕЧНОЙ КАНАВКИ ПРОТЯЖКИ
Расширение технологических возможностей специального станка, предназначенного для шлифования передней поверхности зубьев протяжки. Разработанная конструкция станка позволит осуществлять позиционирование узлов станка с точностью до 0,001 мм и шлифовать со скоростью до 200 м/с. Радиус скругления лезвия зуба протяжки в результате шлифования на разработанном оборудовании менее 1 мкм.
Ключевые слова: протяжка, шлифование, шлифовальный станок, точность, профильное шлифование.
Данная работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ, в рамках договора № 02.G25.31.0099.
На машиностроительных предприятиях имеется большой парк устаревшего станочного оборудования. В большинстве случаев существующая компоновка и конструкция станков удовлетворяет требованиям точности при обработки деталей. В том случае, когда станок не удовлетворяет требованию точности или необходимо расширить его технологические возможности, осуществляется капитальный ремонт или его модернизация.
Одной из острых проблем инструментального производства машиностроительных предприятий является технология изготовления протяжек. Решение проблемы профильного шлифования нежестких протяжек рассматривается в работах [1], но стоит отметить, что имеются и другие операции, влияющие на точность изготовления протяжки. К таким операциям относится шлифование передней поверхности зуба протяжки. Данная операция
